TWM553810U - 具有監控分光路徑的光學元件 - Google Patents

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Wei Shen
Yuan-Lin Lee
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Forward Optics Co Ltd
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Abstract

一種具有監控分光路徑的光學元件,包含一個透鏡,及一個濾鏡。該透鏡圍繞一條參考直線設置,並且包括平行該參考直線的一個第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七表面、一個第一曲面組、一個第二曲面組,及一個第三曲面組,該第三表面凹陷形成一個凹槽。該濾鏡設置于該第三表面且遮閉該凹槽,該濾鏡包括一個第一、第二鏡面。一道光束由該第一曲面組導入該透鏡后,穿透該第四表面至該第一鏡面,該光束的一部分依序經由該第一鏡面折射、該第二鏡面反射、該第一鏡面折射及該第五表面折射后,透過該第三曲面組向該透鏡外導出;該光束的另一部分依序經由該第一鏡面反射、該第六表面折射及該第七表面反射后,由該第二曲面組向該透鏡外導出。

Description

具有監控分光路徑的光學元件
本新型是有關於一種光學元件,特別是指一種具有監控分光路徑的光學元件。
本案申請人所研發且已向鈞局提出新型專利之一種具有監控分光路徑的光學元件申請案(包括第M522361號專利案、第M524941專利案及第106208066號申請案),其中,該光學元件的光源是介於監控用偵檢感光器與光纖之間,若需要將監控用偵檢感光器設置於光源與光纖之間作使用時,前述案件所提及的技術無法加以實施,並且,第106208066號申請案中提及的監控用偵檢感光器更是遠離光源,此種配置方式會造成該光學元件的體積較龐大,使用上較為不便。
因此,本新型之目的,即在提供一種將監控用偵檢感光器設置於光源與光纖之間的具有監控分光路徑的光學元件。
於是,本新型具有監控分光路徑的光學元件,包含一透鏡,及一濾鏡。
該透鏡圍繞一參考直線設置,並且包括平行該參考直線的一第一表面、一第二表面、一第三表面、一第四表面、一第五表面、一第六表面、一第七表面、相間隔地形成於該第一表面的一第一曲面組與一第二曲面組,及一形成於該第二表面的第三曲面組,該第三表面凹陷形成一凹槽,該凹槽由平行該參考直線且分別對應該第一表面及該第二表面的該第四表面、該第五表面、該第六表面及該第七表面相互界定而成。
該濾鏡設置於該第三表面且遮閉該凹槽,該濾鏡包括一面向該第四表面、該第五表面、該第六表面及該第七表面的第一鏡面,及一相對於該第一鏡面的第二鏡面。
其中,一光束經由該第一曲面組引導進入該透鏡內後,沿一第一光路徑穿透該第四表面前進至該第一鏡面,該光束的一部分經由該第一鏡面折射後,沿一第二光路徑前進至該第二鏡面,接著依序經該第二鏡面反射、該第一鏡面折射及該第五表面折射後,前進至該第三曲面組向該透鏡外導出;該光束的另一部分經由該第一鏡面反射後,沿一監控分光路徑前進至該第六表面,接著依序經由該第六表面折射及該第七表面反射後,由該第二曲面組向該透鏡外導出。
本新型之功效在於:沿該第一光路徑前進的該光束透過該第一鏡面產生反射及折射,而能分別匯聚於二個不同位置,以同時傳遞光訊號及監視光強度,其中,該光束的另一部分能從設置於該第一曲面組與該第三曲面組之間的該第二曲面組向該透鏡外導出,除了能達到改變該監控用偵檢感光器的設置位置外,更能減少該光學元件的體積大小。
在本新型被詳細描述之前,應當注意在以下的說明內容中,類似的元件是以相同的編號來表示。
參閱圖1圖2與圖3,本新型具有監控分光路徑的光學元件之一第一實施例,包含一透鏡1,及一濾鏡2。
該透鏡1為塑膠材質所製成,但不以塑膠材質為限,也可為玻璃材質所製成。該透鏡1圍繞一參考直線L設置,並且包括平行該參考直線L的一第一表面10、一第二表面11、一第三表面12、一第四表面13、一第五表面14、一第六表面15、一第七表面16、相間隔地形成於該第一表面10的一第一曲面組17與一第二曲面組18,及一形成於該第二表面11的第三曲面組19,其中,該第二曲面組18介於該第一曲面組17與該第三曲面組19之間,該第一表面10與該第二表面11相互垂直,但不以垂直為限,該第一表面10與該第三表面12間的夾角為45度,但不以45度為限,該第一表面10與該第四表面13相互平行,但不以平行為限。該第三表面12凹陷形成一凹槽121,該凹槽121由平行該參考直線L且分別對應該第一表面10及該第二表面11的該第四表面13、該第五表面14、該第六表面15及該第七表面16相互界定而成。
該第一曲面組17具有多數沿該參考直線L方向間隔排列的第一曲面171,該第二曲面組18具有多數沿該參考直線L方向間隔排列的第二曲面181,該第三曲面組19具有多數沿該參考直線L方向間隔排列的第三曲面191。要注意的是,該等第一曲面171、該等第二曲面181,及該等第三曲面191可為彼此相對應的一維平行矩陣排列(見圖1),亦可為彼此相對應的二維平行矩陣排列(見圖3)。
該濾鏡2為玻璃材質所製成,但不以玻璃材質為限,也可為塑膠材質所製成。該濾鏡2設置於該第三表面12且遮閉該凹槽121,該濾鏡2包括一面向該第四表面13、該第五表面14、該第六表面15及該第七表面16的第一鏡面21,及一相對於該第一鏡面21的第二鏡面22。
當將本新型的第一實施例作為多通道光纖線路接頭使用時,該等第一曲面171是分別與多數光源3相對應,每一光源3可發射出一光束31,該等第二曲面181是分別與多數監控用偵檢感光器5相對應,該等第三曲面191是分別與多數光纖4的接收端41相對應。
其中,每一光束31經由該第一曲面組17引導進入該透鏡1內後,沿一第一光路徑I穿透該第四表面13前進至該第一鏡面21,每一光束31的一部分311經由該第一鏡面21折射後,沿一第二光路徑II前進至該第二鏡面22,接著依序經該第二鏡面22反射、該第一鏡面21折射及該第五表面14折射後,前進至該第三曲面組19向該透鏡1外導出,並聚焦於相對應光纖4的接收端41;每一光束31的另一部分312經由該第一鏡面21反射後,沿一監控分光路徑V前進至該第六表面15,接著依序經由該第六表面15折射及該第七表面16反射後,由該第二曲面組18向該透鏡1外導出,並聚焦於相對應的監控用偵檢感光器5,如此,即能使該監控用偵檢感光器5的位置位於該光源3與該光纖4之間,以減少多通道光纖線路接頭的體積,且不影響原有接收光訊號強度與檢測的靈敏度。
值得一提的是,該第一鏡面21形成有一鍍膜211,該鍍膜211能控制通過該第一鏡面21的該等光束31的能量,當需要降低每一光束31的功率時,只需要改變該鍍膜211的設定,即可達到調整每一光束31在不同光路徑II、V所分配的光能量比例強度的功效。
於本第一實施例中,每一光束31的一部分311沿該第二光路徑II前進至該第二鏡面22產生反射時,是藉由一形成於該第二鏡面22上的鍍膜221來提升每一光束31的一部分311於該第二鏡面22產生反射時的反射率,減少每一光束31的一部分311因為產生折射而造成能量損耗,但也能利用角度的調整及既定介質不同的折射率,使每一光束31的一部分311沿該第二光路徑II前進至該第二鏡面22時產生全反射,亦能達到降低每一光束31的一部分311之能量損耗的功效,並不以本說明書所揭露的內容為限制。
另外,於本第一實施例中,每一光束31的另一部分312沿該監控分光路徑V前進至該第七表面16產生反射時,是藉由角度的調整及既定介質不同的折射率,使每一光束31的另一部分312沿該監控分光路徑V前進至該第七表面16時產生全反射後,再經由該第二曲面組18向該透鏡1外導出,達到光導引的目的。
參閱圖4、圖5與圖6,本新型的一第二實施例包含一透鏡1,及一濾鏡2。
該透鏡1為塑膠材質所製成,但不以塑膠材質為限,也可為玻璃材質所製成。該透鏡1圍繞一參考直線L設置,並且包括平行該參考直線L的一第一表面10、一第二表面11、一第三表面12、一第四表面13、一第五表面14、相間隔地形成於該第一表面10的一第一曲面組17與一第二曲面組18,及一形成於該第二表面11的第三曲面組19,其中,該第二曲面組18介於該第一曲面組17與該第三曲面組19之間,該第一表面10與該第四表面13相互平行,但不以平行為限。該第三表面12凹陷形成一凹槽121,該凹槽121由平行該參考直線L且分別對應該第一表面10及該第二表面11的該第四表面13及該第五表面14相互界定而成。
該第一曲面組17具有多數沿該參考直線L方向間隔排列的第一曲面171,該第二曲面組18具有多數沿該參考直線L方向間隔排列的第二曲面181,該第三曲面組19具有多數沿該參考直線L方向間隔排列的第三曲面191。要注意的是,該等第一曲面171、該等第二曲面181,及該等第三曲面191可為彼此相對應的一維平行矩陣排列(見圖4),亦可為彼此相對應的二維平行矩陣排列(見圖6)。
該濾鏡2為玻璃材質所製成,但不以玻璃材質為限,也可為塑膠或金屬材質所製成。該濾鏡2設置於該第三表面12且遮閉該凹槽121,該濾鏡2包括一面向該第四表面13及該第五表面14的第一鏡面21。
在將本新型的第二實施例作為多通道光纖線路接頭使用時,該等第一曲面171是分別與多數光源3相對應,每一光源3可發射出一光束31,該等第二曲面181是分別與多數監控用偵檢感光器5相對應,該等第三曲面191是分別與多數光纖4的接收端41相對應。
其中,每一光束31經由該第一曲面組17引導進入該透鏡1內後,沿一第一光路徑I穿透該第四表面13前進至該第一鏡面21,經該第一鏡面21反射後前進至該第五表面14,每一光束31的一部分311經由該第五表面14折射後,沿一第二光路徑II前進至該第三曲面組19向該透鏡1外導出,並聚焦於相對應光纖4的接收端41;每一光束31的另一部分312經由該第五表面14反射後,沿一監控分光路徑V前進至該第二曲面組18向該透鏡1外導出,並聚焦於相對應的監控用偵檢感光器5。
另外,該第一鏡面21形成有一鍍膜211,該鍍膜211能控制經由該第一鏡面21反射的該等光束31的能量,當需要降低每一光束31的功率時,只需要改變該鍍膜211的設定,即可達到降低每一光束31光強度的功效。
參閱圖7,為本新型的一第三實施例,與該第二實施例不同的地方在於,該第一表面10具有一入射面部101與一導出面部102,該第一曲面組17形成於該入射面部101,該第二曲面組18形成於該導出面部102,該光束31的另一部分312經由該第五表面14反射後,沿該監控分光路徑V前進至該第一鏡面21,接著依序經由該第一鏡面21反射及該第五表面14折射後由該第二曲面組18向該透鏡1外導出,並聚焦於相對應的監控用偵檢感光器5。
參閱圖8,為本新型的一第四實施例,與該第二實施例不同的地方在於,該透鏡1還包括一對應該第五表面14且介於該第一表面10與該第二表面11之間的第六表面15,每一光束31的另一部分312經由該第五表面14反射後,沿該監控分光路徑V前進至該第一鏡面21,接著依序經由該第一鏡面21反射、該第五表面14折射,及該第六表面15的反射後,由該第二曲面組18向該透鏡1外導出,並聚焦於相對應的監控用偵檢感光器5。
於本第四實施例中,每一光束31的另一部分312沿該監控分光路徑V前進至該第六表面15產生反射時,是利用角度的調整及既定介質不同的折射率,使每一光束31的另一部分312沿該監控分光路徑V前進至該第六表面15時產生全反射,再經由該第二曲面組18向該透鏡1外導出,達到光導引的目的。
參閱圖9,為本新型的一第五實施例,與該第二實施例不同的地方在於,該透鏡1還包括一對應該第五表面14的第六表面15,該第五表面14具有一鏡面部142及一延伸面部143,該凹槽121是由該第四表面13、該鏡面部142及該延伸面部143相互界定而成,該第二表面11是介於該第一表面10與該第六表面15之間,每一光束31的另一部分312經由該第五表面14的鏡面部142反射後,沿該監控分光路徑V前進至該第一鏡面21,接著依序經由該第一鏡面21反射、該鏡面部142折射,及該第六表面15的反射後,由該第二曲面組18向該透鏡1外導出,並聚焦於相對應的監控用偵檢感光器5。
於本第五實施例中,每一光束31的另一部分312沿該監控分光路徑V前進至該第六表面15產生反射時,是利用角度的調整及既定介質不同的折射率,使每一光束31的另一部分312沿該監控分光路徑V前進至該第六表面15時產生全反射,再經由該第二曲面組18向該透鏡1外導出,達到光導引的目的。
參閱圖10,為本新型的一第六實施例,與該第二實施例不同的地方在於,每一光束31的另一部分312經由該第五表面14反射後,沿該監控分光路徑V前進至該第一鏡面21,接著依序經由該第一鏡面21反射,及該第四表面13的折射後,由該第二曲面組18向該透鏡1外導出,並聚焦於相對應的監控用偵檢感光器5。
經由上述說明可知,本新型具有監控分光路徑的光學元件可將作為光訊號傳輸的光束31分離出另一部份312,且將其導引至各監控用偵檢感光器5上,用以監控光訊號能量的結構,這種閉迴路反饋機制能增加光訊號能量的穩定性,滿足系統傳輸訊號的高頻寬需求。
再者,作為光訊號傳輸使用的雷射光源,一般為提供最長使用壽命及最佳發光效率,需要維持在特定的工作狀態,但常導致發射出能量過強的光訊號,超出各光纖4的接收端41的標準規範。為了解決這個問題,只需改變相對應鍍膜211、221(見圖2、圖5、圖7、圖8與圖9)的材料性質與結構,即能降低光訊號的能量,達到衰減光訊號能量的功效。
以及,透過不同光路徑I、II、V的配置,使該第二曲面組18是形成於該第一曲面組17與該第三曲面組19之間,亦即當本新型作為多通道光纖線路接頭使用時,該監控用偵檢感光器5是介於該光源3與該光纖4之間,改善了先前技術中監控用偵檢感光器無法置於光源與光纖之間的限制,並且,此種光路徑的配置方式,使該監控用偵檢感光器5較能接近該光源3,使該光學元件的整體體積較小,使用上較為便捷。
另外補充一點,本新型於上述說明書內容所提及的該等實施例中,皆以多數光束31來說明光被引導的路徑,但是,僅以一光束31進行操作,也能達到光監控及光傳輸的效果,並不以本說明書所揭露的內容為限制。
綜上所述,本新型具有監控分光路徑的光學元件具有如下所述之功效及優點,故確實能達成本新型之目的。
一、相較於先前技術中,監控用偵檢感光器無法置於光源與光纖之間的限制,本新型透過不同光路徑I、II、V的配置,使該第二曲面組18形成於該第一曲面組17與該第三曲面組19之間,進而能改變該監控用偵檢感光器5是介於該光源3與該光纖4之間的位置,能減少該光學元件的整體體積,具有方便使用的效果。
二、透過改變相對應鍍膜211、221的材料性質與結構,即能調節光能量的大小,達成衰減光訊號能量的功效。
惟以上所述者,僅為本新型之實施例而已,當不能以此限定本新型實施之範圍,凡是依本新型申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾,皆仍屬本新型專利涵蓋之範圍內。
1‧‧‧透鏡
10‧‧‧第一表面
101‧‧‧入射面部
102‧‧‧導出面部
11‧‧‧第二表面
12‧‧‧第三表面
121‧‧‧凹槽
13‧‧‧第四表面
14‧‧‧第五表面
142‧‧‧鏡面部
143‧‧‧延伸面部
15‧‧‧第六表面
16‧‧‧第七表面
17‧‧‧第一曲面組
171‧‧‧第一曲面
18‧‧‧第二曲面組
181‧‧‧第二曲面
19‧‧‧第三曲面組
2‧‧‧濾鏡
21‧‧‧第一鏡面
211‧‧‧鍍膜
191‧‧‧第三曲面
22‧‧‧第二鏡面
221‧‧‧鍍膜
3‧‧‧光源
31‧‧‧光束
311‧‧‧光束的一部分
312‧‧‧光束的另一部分
4‧‧‧光纖
41‧‧‧接收端
5‧‧‧監控用偵檢感光器
L‧‧‧參考直線
I‧‧‧第一光路徑
II‧‧‧第二光路徑
V‧‧‧監控分光路徑
本新型之其他的特徵及功效,將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現,其中: 圖1是本新型具有監控分光路徑的光學元件的一第一實施例之一立體圖,說明一透鏡與一濾鏡的位置關係; 圖2是一光學路徑示意圖,說明該第一實施例作為多通道光纖線路接頭使用時的態樣; 圖3是該第一實施例之一立體圖,說明多數第一曲面、多數第二曲面,及多數第三曲面呈二維平行矩陣的排列態樣; 圖4是本新型的一第二實施例之一立體圖,說明一透鏡與一濾鏡的位置關係; 圖5是一光學路徑示意圖,說明該第二實施例作為多通道光纖線路接頭使用時的態樣; 圖6是該第二實施例之一立體圖,說明多數第一曲面、多數第二曲面,及多數第三曲面呈二維平行矩陣的排列態樣; 圖7是一光學路徑示意圖,說明該第三實施例作為多通道光纖線路接頭使用時的態樣; 圖8是一光學路徑示意圖,說明該第四實施例作為多通道光纖線路接頭使用時的態樣; 圖9是一光學路徑示意圖,說明該第五實施例作為多通道光纖線路接頭使用時的態樣;及 圖10是一光學路徑示意圖,說明該第六實施例作為多通道光纖線路接頭使用時的態樣。
1‧‧‧透鏡
10‧‧‧第一表面
11‧‧‧第二表面
12‧‧‧第三表面
121‧‧‧凹槽
13‧‧‧第四表面
21‧‧‧第一鏡面
211‧‧‧鍍膜
22‧‧‧第二鏡面
221‧‧‧鍍膜
3‧‧‧光源
31‧‧‧光束
14‧‧‧第五表面
15‧‧‧第六表面
16‧‧‧第七表面
17‧‧‧第一曲面組
171‧‧‧第一曲面
18‧‧‧第二曲面組
181‧‧‧第二曲面
19‧‧‧第三曲面組
191‧‧‧第三曲面
2‧‧‧濾鏡
311‧‧‧光束的一部分
312‧‧‧光束的另一部分
4‧‧‧光纖
41‧‧‧接收端
5‧‧‧監控用偵檢感光器
L‧‧‧參考直線
I‧‧‧第一光路徑
II‧‧‧第二光路徑
V‧‧‧監控分光路徑

Claims (12)

  1. 一種具有監控分光路徑的光學元件,包含: 一透鏡,定義出一條參考直線,並包括圍繞該參考直線設置且平行該參考直線的一第一表面、一第二表面、一第三表面、一第四表面、一第五表面、一第六表面、一第七表面、相間隔地形成於該第一表面的一第一曲面組與一第二曲面組,及一形成於該第二表面的第三曲面組,該第二曲面組介於該第一曲面組與該第三曲面組之間,該第三表面凹陷形成一凹槽,該凹槽由平行該參考直線且分別對應該第一表面及該第二表面的該第四表面、該第五表面、該第六表面及該第七表面相互界定而成;及 一濾鏡,設置於該第三表面且遮閉該凹槽,該濾鏡包括一面向該第四表面、該第五表面、該第六表面及該第七表面的第一鏡面,及一相對於該第一鏡面的第二鏡面; 其中,一光束經由該第一曲面組引導進入該透鏡內後,沿一第一光路徑穿透該第四表面前進至該第一鏡面,該光束的一部分經由該第一鏡面折射後,沿一第二光路徑前進至該第二鏡面,接著依序經該第二鏡面反射、該第一鏡面折射及該第五表面折射後,前進至該第三曲面組向該透鏡外導出,該光束的另一部分經由該第一鏡面反射後,沿一監控分光路徑前進至該第六表面,接著依序經由該第六表面折射及該第七表面反射後,由該第二曲面組向該透鏡外導出。
  2. 如請求項1所述的具有監控分光路徑的光學元件,其中,該第一曲面組具有多數沿該參考直線方向間隔排列的第一曲面,該第二曲面組具有多數沿該參考直線方向間隔排列的第二曲面,該第三曲面組具有多數沿該參考直線方向間隔排列的第三曲面。
  3. 如請求項1所述的具有監控分光路徑的光學元件,其中,該光束的一部分經由該第一鏡面折射後,沿該第二光路徑前進,經由該第二鏡面全反射後往該第一鏡面前進,該光束的另一部分經由該第六表面折射後,沿該監控分光路徑前進,經由該第七表面全反射後,在由該第二曲面組向該透鏡外導出。
  4. 如請求項1所述的具有監控分光路徑的光學元件,其中,該第一鏡面形成有一鍍膜。
  5. 如請求項1所述的具有監控分光路徑的光學元件,其中,該第二鏡面形成有一鍍膜。
  6. 一種具有監控分光路徑的光學元件,包含: 一透鏡,定義出一條參考直線,並包括圍繞該參考直線設置且平行該參考直線的一第一表面、一第二表面、一第三表面、一第四表面、一第五表面、相間隔地形成於該第一表面的一第一曲面組與一第二曲面組,及一形成於該第二表面的第三曲面組,該第二曲面組介於該第一曲面組與該第三曲面組之間,該第三表面凹陷形成一凹槽,該凹槽由平行該參考直線且分別對應該第一表面及該第二表面的該第四表面及該第五表面相互界定而成;及 一濾鏡,設置於該第三表面且遮閉該凹槽,該濾鏡包括一面向該第四表面及該第五表面的第一鏡面; 其中,一光束經由該第一曲面組引導進入該透鏡內後,沿一第一光路徑穿透該第四表面前進至該第一鏡面,經該第一鏡面反射後前進至該第五表面,該光束的一部分經由該第五表面折射後,沿一第二光路徑前進至該第三曲面組向該透鏡外導出,該光束的另一部分經由該第五表面反射後,沿一監控分光路徑前進至該第二曲面組向該透鏡外導出。
  7. 如請求項6所述的具有監控分光路徑的光學元件,其中,該第一表面具有一入射面部與一導出面部,該第一曲面組形成於該入射面部,該第二曲面組形成於該導出面部,該光束的另一部分經由該第五表面反射後,沿一監控分光路徑前進至該第一鏡面,接著依序經由該第一鏡面反射及該第五表面折射後由該第二曲面組向該透鏡外導出。
  8. 如請求項6所述的具有監控分光路徑的光學元件,其中,該透鏡還包括一對應該第五表面且介於該第一表面與該第二表面之間的第六表面,該光束的另一部分經由該第五表面反射後,沿一監控分光路徑前進至該第一鏡面,接著依序經由該第一鏡面反射、該第五表面折射,及該第六表面的反射後,由該第二曲面組向該透鏡外導出。
  9. 如請求項6所述的具有監控分光路徑的光學元件,其中,該透鏡還包括一對應該第五表面的第六表面,該第五表面具有一鏡面部及一延伸面部,該凹槽是由該第四表面、該鏡面部及該延伸面部相互界定而成,該第二表面是介於該第一表面與該第六表面之間,該光束的另一部分經由該第五表面的鏡面部反射後,沿一監控分光路徑前進至該第一鏡面,接著依序經由該第一鏡面反射、該鏡面部折射,及該第六表面的反射後,由該第二曲面組向該透鏡外導出。
  10. 如請求項6所述的具有監控分光路徑的光學元件,其中,該光束的另一部分經由該第五表面反射後,沿一監控分光路徑前進至該第一鏡面,接著依序經由該第一鏡面反射及該第四表面折射後由該第二曲面組向該透鏡外導出。
  11. 如請求項6所述的具有監控分光路徑的光學元件,其中,該第一曲面組具有多數沿該參考直線方向間隔排列的第一曲面,該第二曲面組具有多數沿該參考直線方向間隔排列的第二曲面,該第三曲面組具有多數沿該參考直線方向間隔排列的第三曲面。
  12. 如請求項6所述的具有監控分光路徑的光學元件,其中,該第一鏡面形成有一鍍膜。
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